M1 Linearbeschleuniger (Linac)

Thema

Ein Linearbeschleuniger (Linac) nutzt den zu Beginn dieses Katalogs beschriebenen Hochfrequenz-Beschleunigungsmechanismus entlang einer geraden Bahn. Dabei durchlaufen die Teilchen eine lange Kette von Resonanzhohlräumen nur einmal. Die erreichte Endenergie entspricht im Wesentlichen der Summe der Energiebeiträge jeder einzelnen Beschleunigungsstruktur. Um sehr hohe Energien zu erreichen, sind daher entweder hocheffiziente Einzelstrukturen, ein physikalisch sehr langer Linac oder beides erforderlich. Der Hauptvorteil dieser geraden Geometrie liegt darin, dass der Energieverlust durch Synchrotronstrahlung vollständig vermieden wird. Diese Strahlung wurde im selben Katalog als dominierendes Phänomen bei gekrümmten Bahnen identifiziert. Dadurch ist der Linac die einzige praktikable Möglichkeit, Elektronen auf extreme Energien zu beschleunigen, ohne dass die gesamte Hochfrequenzenergie durch diese Strahlung verbraucht wird. Der Nachteil besteht darin, dass jede Beschleunigungsstruktur nur einmal pro Teilchen genutzt wird, anders als bei einem Ring, bei dem derselbe Satz von Hohlräumen das Teilchen bei jeder seiner vielen Umdrehungen beschleunigt. Das bedeutet, dass ein Linac typischerweise deutlich mehr installierte Hochfrequenzinfrastruktur benötigt, um eine bestimmte Endenergie zu erreichen. Linearbeschleuniger erfüllen zwei unterschiedliche Funktionen: Sie dienen als Injektoren, die einem Strahl den anfänglichen Energieschub verleihen, der dann in Ringbeschleunigern weitergeführt wird – eine Funktion, die in einem späteren Modell dieses Katalogs weiterentwickelt wird – oder als vollständige Endenergiebeschleuniger, entweder für Einzelstrahlanwendungen oder als Teil eines zukünftigen Elektron-Positron-Colliders. Dieses Modul, das mit der Anwendung von Hochfrequenz in gerader Linie beginnt, zeigt abschließend, dass genau diese Geradlinigkeit, die zwar infrastrukturell kostspielig ist, die Nachteile der Krümmung in Ringbeschleunigern vermeidet.

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